湖北咸丰县清坪矿区优质饰面用大理岩矿床地质特征

黄 强，李光顺，康 康，郝智敏，董 政

(湖北省地质局第二地质大队，湖北 恩施 445000)

0 引言

大理岩为灰岩、云质灰岩、云岩等碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成的岩石，因具有美丽的颜色、花纹和优异的物理力学性能，美观庄重，格调高雅，被广泛用作于高级建筑物墙体内外的饰面板和室内地板砖[1-7]。我国饰面用大理岩矿产资源极其丰富，储量大、品种繁多，其中“汉白玉”、“雪花白”、“松香玉”、“安琪米黄”、“莫地卡灰”和“丹东绿”等为常见的优质石材品种。近几年来，随着人民的生活水平快速提高和居住条件改善，饰面用大理岩石材越来越受到人们的青睐。

享有“武陵石材之都”美誉的咸丰县，县域内饰面用大理岩矿产资源丰富，属优势矿产资源，预测资源总量达6300万立方米[8]。近几年来，咸丰县石材产业经过迅猛发展，已形成武陵山区极具规模的石材产业集群和石材加工贸易基地。随着新型城镇化建设和美丽乡村建设的进程加快，将带动城市和村镇建筑业的飞速发展，饰面石材需求量将不断增长，市场前景甚好[9-14]。

咸丰县清坪饰面用大理岩矿区位于湖北省咸丰县城NW320°方位、直距14.5 km处清坪集镇附近(图1)。2017—2018年，湖北省地质局第二地质大队开展了湖北省地质勘查基金项目“湖北省咸丰县清坪矿区饰面用大理矿详查”，通过详查工作，基本查明了矿床地质特征，并提交中型饰面用大理岩矿床1处[15]。本文将根据本次勘查成果，对饰面用大理岩矿床地质特征进行阐述。

图1 清坪大理岩矿区交通位置图

1 区域地质背景

区域地层属扬子区恩施—咸丰小区，区域地层发育较齐全，出露下志留统纱帽组(S1s)—上三叠统九里岗组(T3j)等，仅缺失石炭系。岩性主要为碳酸盐岩，次为碎屑岩。

区域构造处扬子陆块区(Ⅱ)上扬子古陆块(Ⅱ2)上扬子南部被动边缘褶冲带(Ⅱ2-3)八面山台地褶皱带(Ⅱ2-3-1)恩施—黔江台褶束(Ⅱ2-3-1-1)的南西段(图2)。区域主体构造为NE向，由一系列隔挡式或隔槽式褶皱及断裂构成区域基本构造格架，以褶皱为主，断裂为辅。

图2 区域构造纲要图

区域矿产以沉积矿产为主，主要矿产有饰面用灰岩矿、硫铁矿、煤、铝土矿等。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区由北西向南东依次出露下三叠统大冶组三段(T1d3)、大冶组四段(T1d4)、嘉陵江组一段(T1j1)、嘉陵江组二段(T1j2)等(图3)，地层、岩性简单。由老至新叙述如下：

图3 清坪大理岩矿区地质简图

1)下三叠统大冶组三段(T1d3)

厚>110 m

岩性以灰色薄—中层灰岩为主，局部见浅灰色层纹状灰岩。微晶结构，层状构造，单层厚0.05～0.4 m。层理清晰，层面上见有黄色泥质斑点，局部发育缝合线构造。本段属开阔海台地环境沉积，呈窄条状出露于矿区北西近边缘部位。

2)下三叠统大冶组四段(T1d4)

厚94.08～135.53 m

本段为饰面用大理岩含矿层位，进一步划分为上、下两个亚段。

大冶组四段下亚段(T1d4-1)：为矿层直接底板，厚18.90～64.94 m。岩性以灰色薄—中层灰岩为主，局部夹浅灰色、灰白色厚层—巨厚层云质灰岩、鲕状灰岩等。

大冶组四段上亚段(T1d4-2)：为矿层，厚46.68～91.76 m。中—下部岩性以灰白、乳白色厚层—巨厚层云质大理岩、含砾屑云质大理岩为主，夹灰白色厚层—巨厚层砾屑鲕状大理岩和灰色薄—中层灰岩透镜体；上部岩性为浅灰—灰白色厚层—巨厚层鲕状大理岩、含砾屑鲕状大理岩。

本段属开阔海台地环境沉积，分布于赵家坪—六角坨—砚池坝一带山地斜坡部位。

3)下三叠统嘉陵江组一段(T1j1)

厚115.92～154.74 m

底部岩性为砖红色中层状角砾灰岩，厚1.5～3 m；该层砖红色角砾灰岩为嘉陵江组一段与大冶组四段的分层标志层；中、上部及顶部岩性以灰色(略带肉红)云质灰岩为主，局部夹厚0.5～1.0 m的砖红色中层状角砾灰岩。本段属开阔海台地环境沉积，呈带状出露于矿区北西赵家坪—六角坨—砚池坝一带近山顶部位，为区内石灰石饰面石材矿层的直接顶板。

4)下三叠统嘉陵江组二段(T1j2)

厚>110 m

下部岩性为灰黄色薄—中层状泥质白云岩；中上部岩性为浅灰—灰—深灰色中—厚层—巨厚层状白云岩、灰岩夹角砾状灰岩、云质灰岩。本段属局限海台地环境沉积，呈带状出露于矿区南东黑石头—杨家坝一带山地斜坡部位。

2.2 构造

矿区位于大集向斜北西翼，地层总体走向北东，倾向126°～155°，倾角22°～40°，整体为一倾向南东的单斜构造。矿区内褶皱、断裂构造不发育，地质构造复杂程度属简单类型。

3 矿床地质特征

3.1 矿体(层)特征

矿体(层)赋存于大冶组四段上亚段(T1d4-2)，见矿一层，颜色为浅灰色、灰白色和乳白色，主要由云质大理岩、含砾屑云质大理岩、鲕状大理岩、含砾屑鲕状大理岩组成(图4、图5)。矿体(层)与顶、底板的岩性颜色及单层厚度差异明显，野外易于鉴别。

图4 0号勘查线剖面图

图5 矿层照片

矿体平面形态为NE—SW展布的长条状，空间上呈层状、似层状与围岩整合产出，其走向225°～239°，倾向135°～149°，地表倾角24°～34°，深部倾角26°～38°。矿体沿走向控制延长>800 m，沿倾向控制延深100～120 m。据统计，矿层通常厚61.33～81.16 m，最厚86.07 m，最薄54.31 m，平均厚75.73 m，变化系数为11.71%，厚度属稳定型。

3.2 矿石质量特征

3.2.1 矿石花色品种

参照咸丰县鑫磊矿业开发有限公司对产地饰面石材的分类，将区内矿石花色品种按成材面颜色、花纹、花斑及色线性质和发育程度大致分三类，商业名称分别为“安琪米黄”、“莫地卡灰”、“普金灰”[16-17]。

“安琪米黄”：呈灰白—乳白底色，微—细晶结构，块状构造，色泽均匀；成材面上常见褐红、橘黄或紫红花线，偶见零星分布的金黄色、褐红色、紫红色斑点或花斑；该品种质地坚硬，底色偏白，纹路整齐，华丽高贵，属中—高档饰面石材；矿石岩性主要为云质大理岩，次为鲕状大理岩(图6)。

图6 安琪米黄

“莫地卡灰”：呈浅灰底色，砾屑、鲕粒结构，块状构造，色泽欠均匀。成材面上常均匀分布直径0.2～2 mm椭圆状鲕粒，绝大部分鲕粒同心层为干净明亮的白色方解石，呈现白色斑点，鲕粒间不均匀分布具定向性的椭圆状、长条状等不规则状砾屑，大部分砾屑为暗色，呈现暗色花斑，少部分砾屑为白色，显斑状图案；局部见褐红或橘黄花线；该品种质地坚硬，纹路美观，简约大气，属中—高档饰面石材；矿石岩性主要为鲕状大理岩、含砾屑鲕状大理岩(图7)。

图7 莫地卡灰

“普金灰”：浅灰—灰白底色，偏白，砾屑结构，块状构造，色泽欠均匀；成材面常不均匀分布具定向性的椭圆状、次圆状、长条状等不规则状同生砾屑，粒径为10～44 mm，绝大部分砾屑为暗色，呈现暗色花斑，少部分砾屑为白色，显斑状图案；局部见褐红或橘黄花线；该品种质地坚硬，黑白灰作为主流色调，具有独特、奇妙纹理，属中—高档饰面石材；矿石岩性主为含砾屑云质大理岩，次为含砾屑鲕状大理岩(图8)。

图8 普金灰

3.2.2 矿石类型

本区主要有高密度块状云质大理岩、鲕状大理岩和含砾屑鲕状云质大理岩三种矿石类型，其中：①高密度块状云质大理岩矿石为矿区混合矿层的主要矿石类型，呈层状、似层状连续分布于矿层的中、下部，约占混合矿石的70%；②高密度块状鲕状大理岩矿石在混合矿层上部呈层状、似层状连续分布，在中部呈透镜状断续分布，约占混合矿石的22%；③高密度块状含砾屑鲕状云质大理岩矿石夹杂在上两种类型之中，呈扁豆状产出，厚度变化大，约占混合矿石的8%。

3.2.3 矿石的物质组分

云质大理岩：矿物成分主要为方解石，占55%～65%，次为白云石，占35～45%，另见少许副矿物氧化铁质(<1%)；方解石呈他形粒状，见两种产出形态，一种为粒径为0.01～0.03 mm的微晶状，另一种为粒径在为0.03～0.06 mm的亮晶方解石；白云石呈粉晶—细晶状，为自形—半自形菱形状，粒径在0.06～0.25 mm之间；氧化铁质呈不透明粒状，零星散布。

鲕状大理岩：矿物成分主要为方解石，占97%以上，另见少量白云石(约2%)和微量副矿物氧化铁质(<1%)；方解石呈他形粒状，见两种产出形态，一种为粒径为0.01～0.06 mm的微—粉晶状，另一种为粒径为0.06～0.25 mm的亮晶方解石；白云石呈粉晶—细晶状，为自形—半自形菱形状，粒径在0.03～0.2 mm之间；氧化铁质呈不透明粒状，多沿裂隙分布，以缝合线形式产出；岩石中鲕粒多呈椭圆状，主要以单鲕为主，少数为复鲕及表鲕，直径为0.2～2.0 mm，多数鲕粒核心发生重结晶，同心层成分为泥晶方解石。

含砾屑鲕状云质大理岩：矿物成分主要为方解石，约占80%，次为白云石约占20%，另见微量副矿物氧化铁质和黏土矿物。方解石呈他形粒状，见两种产出形态，一种为粒径为0.01～0.03 mm的微晶状，另一种为粒径为0.03～0.06 mm的亮晶方解石；白云石呈微晶粒状，多为自形—半自形菱形状，粒径为0.01～0.03 mm；氧化铁质呈不透明粒状，沿裂隙处分布，与黏土矿物混杂以缝合线形式产出；岩中粒屑主要以鲕粒、内碎屑为主，次为球粒，鲕粒以单鲕为主，直径多在0.1～0.6 mm之间，且其核部大多被白云石所交代，同心层成分为泥晶方解石，内碎屑成分多以泥晶—微晶方解石组成，大小为(0.6～2.0) mm×4.0 mm，球粒大小为0.06～0.2 mm，成分主要为泥晶方解石。

3.2.4 矿石化学成分

云质大理岩主要化学成分：w(CaO)=55.08%，w(MgO)=0.58%，w(SiO2)=0.16%，w(Al2O3)=0.038%，w(Fe2O3)=0.100%，烧失量为43.22%。

鲕状大理岩主要化学成分：w(CaO)=54.20%，w(MgO)=1.24%，w(SiO2)=0.31%，w(Al2O3)=0.094%，w(Fe2O3)=0.080%，烧失量为43.35%。

3.2.5 矿石的结构构造

矿石结构简单，主要为微粒变晶结构、变余鲕粒结构，其次为变余砾屑结构。微粒变晶结构主要见于云质大理岩矿石中，鲕粒结构见于鲕状大理岩矿石中，砾屑结构见于含砾屑的云质大理岩或鲕状大理岩矿石中。微粒变晶结构中，方解石重结晶呈他形粒状，结晶颗粒较均匀，晶粒间镶嵌紧密，粒径范围一般为0.01～0.03 mm，矿石构造以块状构造为主。

3.2.6 矿石的物理机械性能

矿石物理机械性能试验结果见表1。

表1 矿石物理机械性能试验结果

3.3 矿体节理裂隙发育情况

本区节理裂隙按走向及发育程度大致可划分为以下4组(图9)：

图9 矿区节理裂隙走向玫瑰花图

走向NEE(60°～89°)，倾角44°～70°，延伸长以0.65～3.9 m为主，宽以0.1～10 mm为主，间距0.2～4.0 m，主要发育于矿区南西矿体出露区域。

走向NW(293°～320°)，倾角64°～86°，延伸长以0.9～4.73 m为主，宽以0.1～5 mm为主，间距0.1～7.0 m，主要发育于矿区北东矿体出露区域。

走向NWW(273°～288°)，倾角56°～85°，延伸长以1.1～3.9 m为主，宽以0.1～4 mm为主，间距0.1～6.5 m，全区均可见。

走向NE(33°～55°)，倾角54°～77°；延伸长以1.1～2.9 m为主；宽以0.1～3 mm为主，间距0.2～5.0 m，主要发育于矿区北东矿体出露区域。

上述节理裂隙多为张性，剪性节理裂隙少见，节理产状不甚稳定，单条节理裂隙短而弯曲，常呈侧列产出；节理面多被铁泥质浸染，粗糙不平，无明显擦痕；多数节理裂隙微开口，缝内常充填方解石脉，裂面常附着方解石晶体。

据统计，矿体面裂隙率在0.07%～7.76%区间，加权平均后为2.76%，按面裂隙率划分，矿体出露区域总体属弱—中等裂隙性区。

3.4 矿体荒料率

全区体图解荒料率最高为52.33%，最低为39.00%，加权平均后为44.64%(表2)。

表2 全区体图解荒料率统计结果

理论荒料率为校正后的体图解荒料率，计算公式为Hl=Ht×Kh，其中Ht为体图解荒料率(44.64%)、Kh为荒料率矫正系数(0.65)。经计算，本矿区理论荒料率(Hl)为29.02%。

4 结语

本文通过对清坪矿区饰面用大理岩的矿体特征、矿石质量特征和矿体节理裂隙发育情况等方面的阐述，主要得出如下认识：

1)矿床地质方面：矿体(层)赋存于大冶组四段上亚段(T1d4-2)，见矿一层；矿体呈层状、似层状与围岩整合产出；矿体沿走向长大于800 m，沿倾向控制延深100～120 m，平均厚75.73 m；矿体规模属中型，矿体形态完整、边界规则，厚度变化属稳定型。该大理岩矿床受岩层和区域变质作用控制，成因类型属沉积变质型。

2)石材质量方面：矿石类型主要有高密度块状云质大理岩、鲕状大理岩和含砾屑鲕状云质大理岩；矿石结构简单，主要为微粒变晶结构、块状构造；矿石主要物理机械性能(压缩强度、弯曲强度等)均满足饰面石材一般工业指标要求；矿石花色品种较简单，主要为“安琪米黄”、“莫地卡灰”、“普金灰”；根据目前市场行情，矿区饰面用大理岩属于中—高档饰面石材，具有较好的开发利用价值。